技術広報誌ET 2020年発刊号

はじめに

神戸市、三木市他東播磨地域に広がる農業地帯は、農業用水不足の解消や水道用水用の水源確保のため、1970年から1992年にかけて国営東播用水土地改良事業が実施され、ダムや110kmに及ぶ用水路ネットワークが構築されました。近年、施設の老朽化による補修・維持管理費の増大や、酒米（山田錦）の作付け面積拡大等による用水不足など新たな問題が生じたことから、2013年度より国営東播用水二期土地改良事業として、水利施設の改修・新設を実施しています。
当工事は、既設水路の中で住宅街下を通っていて改修が困難な区間の水路を新設する工事です。延長約1.6kmに及ぶ直径1,000mmの管水路を、中間部付近の丘陵頂上部に発進立坑を設け、両側に向けて推進工法で掘削する方法が採用されたため、深さ40mの発進立坑および935m・693mの長距離推進となりました（図-1、図-2）。

図-1　位置図

図-2　推進路線縦断図

当工事では、現場の働き方改革の柱である“週休2日制推進工事“の実践モデル現場として、完全週休2日制に取り組みました。工事工程を考える上で、当初設計の進捗率を向上させる必要があり、全体工程の大部分を占め、かつ未知の部分が多い推進工事の進捗向上と掘進トラブルの回避を最も重要と考えました。また、直径7.5mの狭隘な大深度立坑において、立坑築造時および推進工事の発進立坑としての安全確保が工事工程を遵守する上で重要となりました。

長距離掘進における総推力低減と小口径トンネルの日進量向上

当工事は硬質地盤での長距離推進ということで、硬質地盤の切削性や小口径トンネルでのビット交換等の施工条件に対応できるCMT（複合推進）工法が採用されました（写真-1）。
管路の線形は曲線を含んでいるため、推進ジャッキを装備した中押し装置を管内に複数配置する必要がありました（写真-2）。下流側で4基、上流側で3基配備し、坑外からの遠隔操作で複数の中押しジャッキを制御できる自動推進システムを適用して、推進管前進時の時間短縮を図りました。休工明けの掘進前には、中押しジャッキを使用して各ブロックの推進管にかかる推力を計測監視しながら先端部から徐々に縁切りすることで、推進管にかかる負荷を抑制しながら掘進を再開しました。

写真-1　掘進機外観

写真-2　中押しジャッキ

写真-3　掘進中央管理室（遠隔でのリアルタイム管理、操作）

写真-4　点検扉とビット交換実施状況

さらに、CMT工法の標準的な空隙保持材（二液混合タイプ）に加えて、長期的な推進とともに保持効果が低減する対策として、管周りに充填保持効果のある滑材を中押しブロックごとの周面抵抗力に応じて注入量を設定して追加注入し、総推力上昇を抑制することで、日進量向上を図りました。
直径1,000mmの狭隘なトンネルのため、作業員の安全と作業環境を考慮し、掘進管理は全て坑外の中央運転室にて遠隔操作で実施しました（写真-3）。さらに、掘進管理データは即時にグラフ化し、掘進状況を常時把握しながら状況変化に早期に対応できるようにしました。
掘進機は小口径でありながら外周部が駆動してカッタヘッドを回転させる機構を有しており、隔壁中央部に配置した点検扉を使用して管内からビットを交換しました（写真-4）。さらに推進路線は地下水位以下の部分がほとんどであったため、ビット交換時は圧気工法を併用しました。切羽を含めた管内全体を圧気することで、切羽の地山崩壊や地下水浸入を起こすことなく安全に交換作業ができました。

大深度で狭隘な発進立坑工事における安全対策

発進立坑築造時、掘削土砂や資機材の搬出入時には土砂バケツや資機材専用カゴを用い、荷触れ防止目的で立坑壁面に沿って設置したガイドレールにより、定位置での揚重作業で立坑下部への飛来落下の危険性を低減させました（写真-5右）。さらに、立坑上下間の連絡合図はクレーンカメラや骨伝導無線機を採用して、大深度立坑での安全を確保しました。また、狭隘な立坑内では、築造時には近接警報システムを装備した掘削重機で接触防止を行うとともに、小型のエレベーターを設置して長期にわたる推進工事での作業員の疲労軽減対策としました（写真-5左）。

写真-5　大深度立坑の安全対策

写真-6　推進中の坑内状況

おわりに

2018年10月の下流側推進工事開始から上流側推進工事完了まで、総延長1,628mの小口径トンネルを平均日進量9.5m(施工計画では7.5m)の進捗を確保し、2019年10月中旬に到達しました。
当初、長距離推進に連休を導入することで、進捗低下や再推進時の総推力増大による掘進不能の危険性が懸念されましたが、危機管理を含めた事前の推進計画に加え、実施工での細やかな推進管理を実施したことで、トラブルもなく掘進が完了しました。推力は当初計画の約75％で到達し、工程は計画より約2.5ヶ月短縮することができました。
現場条件に合致した事前計画と施工時の工夫により、施工性の向上を図ったことで、完全週休2日制を実現しつつ、無事に推進工事を完了できたことは現場職員および協力会社の意識改革と大きな自信を生み出しました。

工事概要